SAMENPERSEN D2 VERKLAART RAADSEL 'JONGE' SATURNUS

Door met de grootste laser ter wereld een bolletje vloeibaar waterstof te verpulveren, lijken fysici van het Lawrence Livermore National Laboratory in de Verenigde Staten een aantal raadsels rond reuzenplaneten als Saturnus te hebben opgelost (Science, 21 augustus 1998). Normaal gesproken worden de groene laserpulsen van de NOVA-laser gebruikt om in een heel speciaal waterstofmengsel - van de twee zogenoemde 'zware' vormen van waterstof: deuterium en tritium - kernfusie op te wekken. Door de enorme energie die bij elk schot met de laser in korte tijd vrijkomt, ontstaat een schokgolf die het mengsel zó sterk samendrukt, dat uiteindelijk zelfs de atoomkernen met elkaar zouden moeten versmelten, een situatie die overigens nog altijd niet is bereikt. Om wat meer te weten te komen over wat er zich tijdens die compressie allemaal afspeelt, werd een speciale opstelling gebouwd. Zo werd de mogelijkheid geschapen om met behulp van röntgenstraling te volgen hoe de schokgolf zich voortplant en wat daarbij op elk moment de druk en de dichtheid is. Met een andere laser werd tegelijkertijd de reflectie gemeten. Er zijn namelijk aanwijzingen dat waterstof een metaal wordt, wanneer het zeer sterk wordt samengedrukt.

Alle experimenten werden uitgevoerd aan zuiver deuterium, dat bij lage temperatuur vloeibaar was gemaakt. Allereerst bleek het verrassend gemakkelijk samendrukbaar. Bij zo'n 500.000 atmosfeer was de dichtheid zelfs zes keer zo hoog geworden, veel meer dan theoretisch was voorspeld wat gunstig zou kunnen zijn voor het bereiken van kernfusie. Bovendien wees een toename van de reflectie erop dat het deuterium zich inderdaad als een metaal gaat gedragen. Al deze resultaten bieden een beter begrip van het gedrag van de reuzenplaneten in ons zonnestelsel. Dat het zo 'zacht' wordt bij hoge druk lijkt het gevolg van een faseovergang, zoals die bijvoorbeeld ook optreedt als water gaat koken. Dat verklaart wellicht het mysterie rond de leeftijd van Saturnus. Diens relatief hoge temperatuur zou er namelijk op wijzen dat de planeet maar zo'n twee miljard jaar oud is. En dat is onzin, omdat het zonnestelsel in zijn geheel zo'n 4.5 miljard jaar geleden werd gevormd. Maar een faseovergang onder hoge druk biedt de planeet, die voor 90 procent uit waterstof bestaat, de mogelijkheid om warmte op te slaan, net als stoom meer warmte bevat dan vloeibaar water. Tenslotte is ook het sterke magneetveld van Jupiter wat minder raadselachtig geworden, nu deuterium metallisch blijkt te kunnen worden.